电子系统设计实践要求

第一篇：电子系统设计实践要求

电子系统设计实践

本实践教学环节是应用已经学过的单片机知识、智能仪器原理、电子系统设计理论、相关编程技术以及相关仿真软件等知识，设计一个简单的电子应用系统。

一．主要内容与要求：

1.实践的内容：

设计一个多路温度采集系统，基本要求为至少采集3路温度信号（采用DS18B20温度传感器），采集的数据系统自动存储并显示，采用数1602 LCD显示屏显示多路采集的结果，同时通过串口发到上位机PC显示。

要求如下：

（1）采集的温度数据精确到小数点一位，如：23.5℃

（2）LCD和PC机上同时实时显示多路的采集结果，至少3路。（上位机软

件采用串口调试助手）

（3）外扩按键，可以设置采集温度的上、下界限，当检测到温度超过此界

限时，系统会自动进行声光报警等。（也可通过上位机设置）

（4）超限可自动调节温度。（仿真控制电机，实物控制继电器）

设计过程可先通过PROTEUS仿真软件对系统进行软硬件设计及仿真，再进行实物制作。

2.实践的要求：

整个过程在指定的实验室里，在规定时间内完成。在实践过程中，教师负责指导工作，学生独立完成相关任务。学生以分组方式进行，每组1—3名学生。设计工作结束后需接受教师的验收，展示作品，回答教师的提问。最后完成设计报告并上交。

二．进度安排：

本实践环节安排两周，开始时用2学时讲课，解释实践项目的内容和要求。接着用4天时间进行仿真设计，用一周时间进行实物制作。

最后1天进行考核评分。

三．成绩评定方法：

本实践教学环节的考核分设计报告、仿真结果和实际作品三部分。分别占30%、20%和40%，平时考勤情况占10%。

第二篇：电子系统设计 课程总结

一、论述题：

1.电子系统设计用到的软件？

SPICE/PSPICE、protel或者dxpmultisim10dsp、Matlab、Keil C51、Proteus、DspBuilder、Modelsim、quartus、外壳设计(AutoCAD）。

电原理图绘制、印制电路板设计、数字电路仿真、可编程逻辑器件设计等功能

2.电子设计要注意哪些事项？

1、搭接电路方面：

（1）总体布局，在安放集成电路时要考虑整体的布局，应尽量让电流的流向合理，接线尽量短。

（2）应充分利用板子上的电源条，所有的正极、负极电源线都连成一个网，不要混用。

（3）电源和地之间要接个大的电解电容作滤波。

（4）当一个电子系统有多个电路单元组成时，每搭接成一个单元时，一定要进行检测，确认正确后再进行后路电路的设计。

（5）CMOS电路的输入端、控制端不能悬空。因MOS管的栅极对地的电阻式无穷大的，如有感应电荷就泄放不掉。

2、调试电路方面：

（1）首先检查使用仪器（示波器、万用表）是否正常。

（2）要考虑到仪器对电路的影响。

二、简析题：

1、设计电路地线怎么搞？有什么准则？

地线定义为：信号流回源的低阻抗路径。

在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。工作频率介于1MHz~10MHz, 的电路采用混合接地式。如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1-20，否则应采用多点接地法。悬浮接地是系统的地与大地不直接连接，而是通过变压器耦合或者直接不连接，处于悬浮状态。

地线造成电磁干扰的主要原因是地线存在阻抗，当电流流过地线时，会在地线上产生电压，这就是地线噪声。在这个电压的驱动下，会产生地线环路电流，形成地环路干扰。当两个电路共用一段地线时，会形成公共阻抗耦合。解决地环路干扰的方法有切断地环路，增加地环路的阻抗，使用平衡电路等。解决公共阻抗耦合的方法是减小公共地线部分的阻抗，或采用并联单点接地，彻底消除公共阻抗。

接地1．地线的共阻抗干扰 电路图上的地线表示电路中的零电位，并用作电路中其它各点的公共参考点，在实际电路中由于地线（铜膜线）阻抗的存在，必然会带来共阻抗干扰，因此在布线时，不能将具有地线符号的点随便连接在一起，这可能引起有害的耦合而影响电路的正常工作。2．如何连接地线 通常在一个电子系统中，地线分为系统地、机壳地（屏蔽地）、数字地（逻辑地）和模拟地等几种，在连接地线时应该注意以下几点：1）正确选择单点接地与多点接地。在低频电路中，信号频率小于 1MHz，布线和元件之间的电感可以忽略，而地线电路电阻上产生的压降对电路影响较大，所以应该采用单点接地法。当信号的频率大于 10MHz 时，地线电感的影响较大，所以宜采用就近接地的多点接地法。当信号频率在 1~10MHz 之间时，如果采用单点接地法，地线长度不应

该超过波长的 1/20，否则应该采用多点接地。2）数字地和模拟地分开。电路板上既有数字电路，又有模拟电路，应该使它们尽量分开，而且地线不能混接，应分别与电源的地线端连接（最好电源端也分别连接）。要尽量加大线性电路的面积。一般数字电路的抗干扰能力强，TTL 电路的噪声容限为 0.4~0.6V，CMOS 数字电路的噪声容限为电源电压的 0.3~0.45 倍，而模拟电路部分只要有微伏级的噪声，就足以使其工作不正常。所以两类电路应该分开布局和布线。3）尽量加粗地线。若地线很细，接地电位会随电流的变化而变化，导致电子系统的信号受到干扰，特别是模拟电路部分，因此地线应该尽量宽，一般以大于 3mm 为宜。4）将接地线构成闭环。当电路板上只有数字电路时，应该使地线形成环路，这样可以明显提高抗干扰能力，这是因为当电路板上有很多集成电路时，若地线很细，会引起较大的接地电位差，而环形地线可以减少接地电阻，从而减小接地电位差。5）同一级电路的接地点应该尽可能靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应该接在本级的接地点上。6）总地线的接法。总地线必须严格按照高频、中频、低频的顺序一级级地从弱电到强电连接。高频部分最好采用大面积包围式地线，以保证有好的屏蔽效果。

2、什么时候用屏蔽？

屏蔽体具有减弱干扰的功能。

（1）当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率的金属材料中产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。

（2）当干扰电磁波的频率较低时，要采用高导磁率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。

（3）在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

3、开关电源有哪些优点？

开关电源的主要优点：

体积小、重量轻（体积和重量只有线性电源的20～30%）、效率高（一般为60～70%，而线性电源只有30～40%）、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。

开关电源的主要缺点：

由于逆变电路中会产生高频电压，对周围设备有一定的干扰。需要良好的屏蔽及接地

开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压！转华为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多．所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热！成本很低．如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义！开关变压器也不神秘．就是一个普通的变压器！这就是开关电源。

4、电路模块间怎么耦合？

耦合是指两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象；概括的说耦合就是指两个或两个以上的实体相互依赖于对方的一个量度

非直接耦合：两个模块之间没有直接关系，它们之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实现的数据耦合：一个模块访问另一个模块时，彼此之间是通过简单数据参数(不是控制参数、公共数据结构或外部变量)来交换输入、输出信息的。

标记耦合 ：一组模块通过参数表传递记录信息，就是标记耦合。这个记录是某一数据结构的子结构，而不是简单变量。

控制耦合：如果一个模块通过传送开关、标志、名字等控制信息，明显地控制选择另一模块的功能，就是控制耦合。

外部耦合：一组模块都访问同一全局简单变量而不是同一全局数据结构，而且不是通过参数表传递该全局变量的信息，则称之为外部耦合。

公共耦合：若一组模块都访问同一个公共数据环境，则它们之间的耦合就称为公共耦合。公共的数据环境可以是全局数据结构、共享的通信区、内存的公共覆盖区等。

内容耦合：如果发生下列情形，两个模块之间就发生了内容耦合(1)一个模块直接访问另一个模块的内部数据;

(2)一个模块不通过正常入口转到另一模块内部;

(3)两个模块有一部分程序代码重迭(只可能出现在汇编语言中);

(4)一个模块有多个入口。

三、分析题：

1、用什么办法解决温室大棚中测温度、湿度的仪器，温度、湿度传感器被淋湿后出现故障，不能正常工作的问题（传感器的构造选择防水的、位置）？

答：

2、高压杀虫器装置为了提供便携高压可变，会产生高压脉冲导致单片机不能正常工作怎么办（滤波、看门狗、稳压、屏蔽）？答：

四、填空题：

1、带宽？

2、运算放大器为什么有运放?

运算放大器能够应用到各种运算电路中的 有集成的放大电路为了实现输出电压与输入电压的某种运算关系

3、单片机为什么要有中断？

没有中断CPU效率低提高CPU的并行运行的效率

4、什么是直流、交流、功率放大器？

直接耦合就是直流放大器阻容耦合的就是交流放大能够向负载提供足够的信号功率的放大电路是功率放大器

5、负载大指什么？

大负载就是能产生大电流的设备负载，如110KW的直流电机就是大负载，20KW的直流电机就是小负载，负载的大小决定于其电流的大小。

所谓带负载能力，是说电路的输出电阻的大小，和电压源（电流源）中的内阻是一个意思

6、什么是脉宽？

脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

7、怎么控制单片机的正反？

用同一个IO来控制两个不同的位口，延时的时间一定要一致，两台电机同时转（同时输出相同电平信号高或低），一台正转同时另一台反转（同时输出相反电平8、9、主频过高会出现什么情况？

产生射频信号会造成干扰。

10、每个IC系统的电源滤波怎么放置？

在电子设备或系统内安装滤波器或放置滤波电路时要注意的是：在捆扎设备电缆时，千万不能把滤波器输入端的电缆和滤波器输出端的电缆捆扎在一起；PCB布线时，千万不能把滤波器输入端的倍号线和滤波器输出端的信号线布置在一起，因为这无疑加剧了滤波器输入输出端之间的电磁耦合，形成串扰（关于如何防止串扰在第7章中进行描述），严重破坏滤波器和设备屏蔽对干扰信号的抑制能力。

另外，要求滤波器的外壳或滤波电路中共模滤波电容（有时也叫Y电容）与系统大地之间有良好的低阻抗电气连接，也就是说，要处理好滤波器的接地

11、要解决的问题就是针对“公共地阻抗耦合”和“低频地环路”,12、高频电路设计时要考虑哪些问题？

高频电路设计注意哪些问题

1、元器件选用适合用于高频电路的，介质损耗要小

2、注意交流信号和直流信号屏蔽，走线尽量不要平行走线，电源线要略宽过交流信号线。

3、大面积接地，接地线尽量宽。

4、高频器件大多很脆弱，注意防静电和防过压。

5、直流源要干净，用大电容对电源纹波过滤好的电容耦合掉电源的高频干扰

13、PCB做振动试验的原因？

振动试验是评定元器件、零部件及整机在预期的运输及使用环境中的抵抗能力.物体或质点相对于平衡位置所作的往复运动叫振动。

14、为什么要用无铅焊锡呢？

主要原因是为了环保铅属于重金属，确实对人体是有害的。

15、单面板无法完成时怎么办？（用少量的飞线）

第三篇：电子系统设计实习报告

电子系统设计实习报告

电子1071沈锦洪200711611115

一、实习目的：

1、提高我们应届毕业生的实际动手焊接的能力和焊接的技术，认识到了与以往不同的贴片焊接技术，认识科学技术提高生产力的真正道理，提高PCB电路设计能力，认识PCB电路板的生产腐蚀原理和技术，认识FM收音机和机器猫的控制原理和电路原理，提高实际动手操作和组装实物的能力。

2、还有将大学学的一些电路理论应用到实际的设计中，达到学以致用的目的。

二、实习单位及岗位：科技楼五楼的电子实习实验室

三、实习内容及过程：

1、组装和调试SMT型FM微型收音机。

（1）内容：独立完成SMT型FM收音机的组装和调试工作。表面安装技术(Surface Mounting Technology，简称SMT)，是实现电子系统微型化和集成化的关键。SMT已经在很多领域取代了传统的通孔安装（Through Hole Technology，简称THT），预计未来90%以上产品采用SMT，如电脑，手机，MP3,4,电视，笔记本，摄像机，相机等。

（2）过程：我们认识到表面安装技术的原理后，第二天早上在实验室动手做了，在印制板上放置一块模板，定位，利用丝网印机托板上的定位针，将电路板放好。将模板放平，压在电路板上。通过小孔观察，发现每个小孔下面都有一个亮点，并且这些亮点充满每个小孔，说明小孔和焊盘对应很准确，接着在模板上刮焊膏，刮板起始角度约为60°，在刮焊锡膏的过程中角度逐渐变小，到印制板末端时角度约为30°，以使每个焊盘上焊膏均匀、相等。然后在印制板上放上贴片元器件，本收音机共有贴片元件23个，每一个元件都有一张图纸和其对应，图纸上有一红色标记，标出本元件应该贴装的位置。所有元件分为电阻、电容、三极管、集成电路四种类型，贴集成电路时可看到实际它本身左下角有一小坑，而图纸上的集成电路左下角有一小圈，把小坑和小圈对应上后，垂直放下一次放正，我们流水线地放好这23个贴片元件，贴装电阻时注意：它分为两面，一面为标注阻值，另一面为白色没有任何标记，有标注一面向上贴装，以备检查。最后放进焊炉流焊，因采用的再流焊机为全自动，只要设置好再流焊机的参数，可以产生符合焊锡膏焊接要求的温度曲线，即可工作。

有一些大的元器件不能用贴片完成，例如一些插口接口，我们用手工焊接在电路板上，按照收音机指导书上的原理图对应地焊上相应的原件，最后利用放大镜台灯检查电路板焊接质量，对焊接不合格元件进行修复

最后将收音机部件组装、检测调试，确定有没有收到电台，声音清晰大声不，然后总装和交验。

2、设计电动玩具—机器猫。

（1）内容：对照实习指导书，自己用multisim软件对机器猫电路进行原理仿真，在仿真测试通过情况下，用protel软件设计PCB图，对照下面参考PCB图，自我检查，没问题情况下制版

（2）过程：首先我们根据机器猫原理电路图在电脑上用protues软件对

机器猫电路进行原理仿真，确定没有问题后，设计PCB图，将pcb图形按1：1比例打印到热转印纸上，然后将热转印纸固定到刷好的铜板上，放进热转印机进行压制，放进热转印机的时候，要注意转印纸进去的时候把铜板也推进去，不要转印纸进去了，而铜板没有进去，第一次做的时候就是遇到这种情况，转印好了之后，等板凉了之后，慢慢取下转印纸，让电路图印在上面，然后在铜板钻孔，钻孔的时候，注意右手要扶稳固定铜板，右手让钻孔机垂直钻下去并且不要移动，钻孔的时候做好安全措施，戴好眼睛，以防钻针断了之后飞进眼睛，极其危险。钻好孔后，我们把板上的石墨擦掉，最后在铜板上擦上松香水，防止电路板上的焊盘被氧化，影响板的质量。板做好之后，我们就把相应的元器件按照电路图焊上，焊好之后我们就初步调试一下，看看电路板有没有做成功，给板接上直流稳压电源4、5V电压，测试板上M（-）和M（+）输出端的电压有没有受到光、声音、磁的控制，没有问题后我们就领上机器猫，把机器猫改装接上我们自己做的电路板，调试机器猫有没有受到声音、光、磁的控制，没有问题后，最后把整只机器猫组装上。

四、实习总结及体会：

这次电子系统设计实习让我学到了许多的东西，知道贴片焊接的技术，确实大大提高生产力，焊接的时候来不得半点的虚假，要认认真真，否则就虚焊或者短接其它的线路，整个实***提高了我们的焊接技术，焊接技术是我们实际动手能力的最基础。

在做FM收音机的时候也遇到很多问题，调试的时候没有听到声音，经过多次测试，反复思考，最终发现是耳机的问题，换一个耳机试了一下，就神奇般的听到声音了，这是经过原因排除法，最后才发现到这个原因，还有开始调试接上电源的时候没有发现灯亮，经过原因排除法和询问同学，跟同学探讨，原来收音机音量上还有一个开关，那里的开关没有打开，在实际的动手中，发现一些小问题也是一个大问题，得多思考，多和同学交流探讨。

在做机器猫的时候，发现的问题更多，刚开始调试的时候是把电路板接在机器猫电池匝上，接反了，结果集成芯片发热，赶快卸下来，后来用直流稳压电源来调试，确定电源正负极，初步调试成功，在把电路板改装上机器猫的时候，由于机器猫的螺丝很多，拆卸复杂，装电路板的时候弄断了四根电路板上的线，又得重新焊上，还有在接上电路板调试机器猫的时候，装上电池，机器猫没有动，以为电线又断了，经过多方检查，原因是电池没有电了，郁闷，在做这个机器猫的时候，发现组装能力，小心和细心是少不了滴，考验我们的组装能力大于焊接能力。

最后，在这次的电子系统实习中，感谢老师同学们的帮助，自己学到了不少的东西。

第四篇：电子系统级设计论文

电子系统级（ESL）设计

摘要：电子系统级设计（ESL,Electronic System Level)设计是能够让SOC 设计工程师以紧密耦合方式开发、优化和验证复杂系统架构和嵌入式软件的一套方法学，并提供下游寄存器传输级(RTL)实现的验证基础。ESL牵涉到比RTL级别更高层次的电路设计，其基本的关注点在于系统架构的优化、软硬件划分、系统架构原型建模、以及软硬件协同仿真验证。SystemC是一种很好的软硬件联合设计语言,它不仅可以帮助设计人员完成一个复杂的系统设计,还可以避免传统设计中的各种弊端,并提高设计效率。关键词：电子系统级设计；SOC；SystemC 1 引言

目前，高质量的电子系统设计变得越来越复杂和困难。功能更繁杂的设计需求，更短的上市时间，不断增加的成本压力使这种趋势看起来还在加速。从应用概念到硅片实现的过程已经不能仅仅靠工程师聪明的大脑来完成，而更需要依赖于严格完善的设计方法学。

随着片上系统（SoC，System on Chip)设计复杂度的不断提高，设计前期在系统级别进行软硬件划分对SoC各方面性能的影响日趋增加，迫切需要高效快速性能分析和验证方法学。传统的RTL仿真平台不能提供较快的仿真速度与较大的仿真规模，FPGA平台则不能提供详细的性能分析指标，而电子系统级设计（Electronic System Level，ESL）方法，不仅提供高速的仿真验证手段还提供详细的性能分析指标，已经成为当今SoC设计领域最前沿的设计方法，它是能够让SoC设计工程师以紧密耦合方式开发、优化和验证复杂系统架构和嵌入式软件的一套方法学。电子系统级设计（ESL，Electronic System Level）牵涉到比RTL级别更高层次的电路设计，其基本的关注点在于系统架构的优化、软硬件划分、系统架构原型建模、以及软硬件协同仿真验证。全新的ESL工具为电路系统级建模提供了虚拟原型的基本仿真平台。电子系统级设计正在从学术研究的课题变成业界广为接受的建模手段，它完成从理想应用优化到目标体系结构建立。而后依据预期产量规模的不同，用SoC 芯片或可编程平台实现。2.传统SOC设计方法的局限

目前的设计方法不能充分利用设计能力来快速构建满足市场需求的SoC。而只有快速适应消费电子市场的变化，商业系统设计公司才能在竞争中胜出。这使SoC设计方法的研究具有重要的现实意义。

目前在技术上，SoC设计面临的主要挑战是在系统建模和硬件设计之间的不连续性。通常系统是使用C语言或其他系统描述语言定义的。而系统的集成电路实现却使用硬件描述语言，因此导致转换和重写系统的负担。这样的流程使得设计过程中容易出错而且耗时。验证流程中需要仿真大规模系统，仿真速度难以需满足设计需求。HDL模型仿真效率低，需要提高抽象层次。SoC系统中的组件具有多样性异质性，包括各个专业的设计，模拟和数字设计等等，需要提供异质的仿真环境以及对系统级设计空间的探索复杂性的管理。千万门级的规模使得设计本身的管理成为问题深亚微米集成电路中，沿线延迟的增加使时序收敛问题显得更加突出，需要消除前端逻辑设计和后端物理设计的反复返工问题传统的设计重用方法需要适应规模的增长。系统设计需要具有竞争力，从基于芯片的设计方法，过渡到基于IP核的设计也是必然趋势。虽然可以使用标准接口，但是更理想的办法是分离出通讯部分，使用接口综合技术。因此需要设计工具重点面向模块间的通讯和互连，门级和寄存器传输级(RTL)仿真速度太慢，不适合系统设计。需要提高设计的抽象层次。SoC设计的趋势是向高层抽象移动，更强调芯片级的规划和验证。强调早期芯片级规划，以及软硬件系统验证。软硬件协同设计方法是SoC设计方法学研究的重要领域。主要目的是开发适应设计需求的设计方法和相应的电子设计自动化软件。在设计中通常一种技术是不能满足设计要求的，因此要结合研发成本和开发周期等等因素，综合考虑各种技术。3.ESL设计的基本概念

ESL设计指系统级的设计方法，从算法建模演变而来。ESL设计已经演变为嵌入式系统软硬件设计、验证、调试的一种补充方法学。在ESL设计中能够实现软硬件的交互和较高层次上的设计抽象。ESL设计能够让SoC设计工程师以紧密耦合方式开发、优化和验证复杂系统架构和嵌入式软件，并能够为下游的寄存器传输级(RTL)实现提供验证基础。

ESL设计以抽象方式来描述系统单芯片（SoC）设计。在ESL设计中，系统的描述和仿真的速度快，让设计工程师有充裕的时间分析设计内容。并且能提供足够精度的虚拟原型，以配合软件的设计。ESL设计不仅能应用在设计初期与系统架构规划阶段，亦能支持整个硬件与软件互动设计的流程。

ESL设计技术与IP模块能将流程融入现有的硬件与软件设计与工具流程，在SoC开发流程中扮演协调统合的角色。它们让工程师能开发含有数百万逻辑门与数十万行程序代码的设计，并提供一套理想平台，用来进行验证，满足客户持续成长的需求。

4.ESL设计的特点

ESL设计之所以会受欢迎，主要源于以下五方面功能：功能正确和时钟精确型的执行环境使提前开发软件成为可能，缩短了软硬件集成的时间。系统设计更早地和验证流程相结合，能确定工程开发产品的正确性。在抽象层设置的约束和参数可以被传递到各种用于设计实现的工具中。（1）更早地进行软件开发

有了虚拟的原型平台意味着可以更早地开始软件开发。对于目前基于SystemC语言的ESL设计方法学来说，ESL设计工程师可用SystemC生成一个用来仿真SoC行为的事务级模型。由于事务级模型的开发速度比RTL模型要快得多。在RTL实现以前，完成TLM建模后的系统就可以开始软件的开发。这样软件的开发可以和RTL实现同时展开，而不是传统上的在RTL实现完成以后才开始软件的开发。虽然部分和硬件实现细节有关的软件要在RTL完成以后才能开始，但还是可以节省大量的开发时间。（2）更高层次上的硬件设计

为了适应不断变化的市场要求，需要不断推出新产品或经过改进的产品。在SoC设计中可以通过改进一些模块的性能、增加功能模块或存储器、甚至在体系结构上做出重大的调整。因此设计工程师必须拥有可实现的快速硬件设计方法。为了实现快速的硬件设计，在ESL设计须建立在较高层次上的抽象如事务级建模（TLM）。事务级模型应用于函数调用和数据包传输层。传输级模型可以分为事件触发型和时钟精确型，这些模型能够提供比RTL级模型快好几个数量级的仿真速度。ESL工具的挑战就是既要保持足够精度的时序信息来帮助设计决策，又要提供足够的仿真速度以满足大型的系统软件（如OS启动）在可接受的时间内的完整运行。只要掌握了这种平衡，就可以在高级设计中验证时序和设置约束条件，再将这些优化的设计分割、分配到各个不同的软、硬件设计工作组去加以实现。RTL仿真通常只能提供10MIPS到数百MIPS左右的性能；然而，时钟精确型的ESL仿真却能达到100KMIPS到1MMIPS的仿真速度。（3）设计的可配置性和自动生成

越来越多的系统强调自己的可配置性，诸如：不同的处理器、不同的总线带宽、不同的存储器容量、无数的外设。配置和生成出来的设计必须和验证环境得到的结果完全一致，并延续到整个设计流程中。通过ESL模型，结构设计师能够找到最好的配置方案。但是，这样产生出来的结果需要和一套骨架的验证环境同步到设计实现中去。如ARM已经实现了从RealView SoC Designer ESL环境中自动导入SynopsysDesignWare coreAssembler SoC的集成和综合流程，并且可以从coreAssembler或Mentor Graphics公司的Platform Express中启动ARM PL300 AXI可配置互联生成器，来生成AXI总线系统。（4）方便的架构设计

ESL架构设计能完成功能到运算引擎的映射。这里的引擎指的是那些可编程的目标——如处理器、可配置的DSP协处理器，或者是特殊的硬件模块如UART外设、互连系统和存储器结构。这是系统设计的开始环节，从行为上划分系统，验证各种配置选择的可行性及优化程度。ESL工具对于开发可配置结构体系是非常关键的。它使系统结构从抽象的行为级很容易地映射到具体的硬件设计，从而方便决定哪些模块可以被复用，哪些新模块需要设计。还能提供必要信息指导最优化的通讯、调度和仲裁机制。（5）快速测试和验证

由于ESL设计中的抽象级别明显高于RTL设计抽象级别，ESL设计中可以做到描述模块内的电路状态、精确到纳秒的转换以及精确到位的总线行为。相比使用RTL，使用周期精确的事务级模型将使硬件验证和硬件/软件协同验证速度快1000倍或者更多。这种方法不仅可产生用于验证系统行为，它还支持与较低抽象级别的RTL模型的协同仿真。如果ESL设计抽象级别被当作一个测试台的话，当下游的RTL实现模块可用时，它们便可在这个测试台上进行验证。

系统级的HW/SW协同验证要优于C/RTL实现级的HW/SW协同验证。因为在系统级的验证可以在较早的展开，而不必等到底层的实现完成后才开始。在底层实现没有开始前的协同验证可以及时修改体系结构或软硬件划分中的不合理因素。越高层次上的验证，可以越大程度上减少修改设计带来的损失。5.ESL设计方法

ESL作为一种先进的设计方法学，能够用于硬件的功能建模与体系结构的探察，给硬件架构设计人员提供准确可靠的设计依据，因此在本章的内容里将将详细介绍ESL设计的基本流程与ESL的核心方法—利用SystemC实现事务级建模的基本理念。

首先要指出的是在设计的哪个阶段使用ESL设计方法和ESL设计工具。每一个电子产品的设计过程以某一种形式的顶层定义开始。这个定义过程可以以文本的形式描述，也可以用图表、状态图、算法描述，或者利用工具如MATLAB等描述。ESL设计并不是定位在这个层次上的设计。而是通过描述系统怎样工作，并为进一步的实现提供一个解决方案。ESL设计成为系统和更加底层设计之间的桥梁。ESL设计包括功能设计和体系结构设计两大领域。

系统的行为由功能模块实现，功能模块设计必须关注系统的应用。功能设计不考虑硬件和软件，物理和工艺。功能设计包括实现功能模块结构、模块之间的通信和它们的基本行为。在ESL中一个硬件功能模块的设计包括定义正确的功能，确定输入和输出，划分子模块，确定子模块的结构、数据流和控制逻辑，还要为其模块建立测试环境。这个设计过程和RTL的设计流程相似，但他们在不同的抽象层次上，使用不同的设计语言，例如，在ESL的功能模块建模过程中使用SystemC或SystemVerilog，而RTL级建模则使用Verilog或者VHDL。

体系结构设计首先要建立平台的描述。接着将应用的功能部件影射到平台。验证体系结构模型，并根据成本和性能优化这个结构。在体系结构设计中需要考虑处理器的类型、处理器的数量、存储器的大小、Cache性能、总线互联和占用率、软件和硬件的功能划分和评估、功耗的评估和优化等。

首先ESL接受一个设计定义的输入，这个定义可以是文本、图表、算法或者是某种描述语言如UML，SLD，MATLAB等的描述。对于这个输入的定义，在ESL设计完成算法的开发，接口定义，用ESL语言或其他语言来描述来完成体系结构的设计。并在此基础上完成软硬件的划分。完成软硬件划分后，可以开始软件和硬件的设计。在硬件设计中，对于功能单元需要在较高层次上的建模，完成功能设计。比如说用SystemC进行事务级的建模。

用C/C++或其他高级语言完成应用软件的设计。在这个阶段开始软硬件的协同验证，根据协同验证的结果反馈给体系结构和软硬件划分。后者根据性能、成本等因素重新做出调整。软硬件的设计和验证，包括软硬件的协同验证是一个重复的过程，在整个设计过程中都要根据验证的结果对体统和设计做出调整。完成验证的硬件和软件设计就可以组成一个完整地系统级设计。传递给下一级 的设计作为输入。比如说是ESL设计为软件应用提供C或C++语言描述的程序。为定制电路提供Verilog或VHDL语言描述的硬件设计。为硬件平台提供PCB板的功能部件或抽象层IP，比如说基于SystemC的IP。在实现ESL设计流程的具体过程中，有不同的实现方法可以采用。下面介绍两种应用得比较多 的设计方法。

在完

成系统功能定义后，设计方法之一是从系统的定义开始，先进行算法级设计。通常用MatLab等工具进行算法的分析，接着用Simulink等工具进行数据流的分析。完成分析后进行体系结构的平台的设计。体系结构和平台设计要进行系统级的验证，以确定结构是否合理。在体系结构的设计中，首先从IP库中获取已有的硬件模块的事物级模型，如处理器和总线模型，或者重新设计IP库中没有的模块的事物级模型。硬件模块的事物级建模完成后，建立系统模型。接下来输入软件参考模型进行软硬件的协同验证。体系结构的系统级验证的目标是确定存储器的大小、DMA的定义、总线带宽和软硬件划分等。

与图2中的ESL设计方法一相比，图3中的设计方法是直接由软件参考代码开始，创建事物级模型的虚拟平台，在此基础上进行系统结构设计，验证和性能的分析。通常，软件参考代码已实现了基本功能，特别是保证了算法及数据流等的正确性。如，软件参考代码可以是某一标准协议的用C语言写的参考代码。在软件参考代码和事物级模型的基础上分别进行软件和硬件的设计。在软件设计中，会把建立完成的虚拟平台和构架作为集成开发环境的一部分。集成开发环境还包括编译器和调试工具的开发。在设计的过程通过软硬件的协同验证调整设计的内容。

6.SystemC的系统级芯片设计方法研究

在传统设计方法中,设计的系统级往往使用UML,SDL, C, C++等进行描述以实现各功能模块的算法,而在寄存器传输级使用硬件描述语言进行描述。最广泛使用的2种硬件描述语言是VHDL和Verilog HDL,传统的系统设计方法流程如图3所示。从图中不难看出,传统的设计方法会出现如下弊端:首先,设计人员需要使用C/C++语言来建立系统级模型,并验证模型的正确性,在设计细化阶段,原始的C和C++描述必须手工转换为使用VHDL或Verilog HDL。在这个转换过程中会花费大量的时间,并产生一些错误。

其次,当使用C语言描述的模块转换成HDL描述的模块之后,后者将会成为今后设计的焦点,而设计人员花费大量时间建立起来的C模型将再没有什么用处。再次,需要使用多个测试平台。因为在系统级建立起来的针对C语言描述的模块测试平台无法直接转换成针对HDL语言描述的模块所需要的测试平台。

无论采用什么样的设计方法学,人们都需要对SOC时代的复杂电子系统进行描述,以选择合适的系统架构进行软硬件划分、算法仿真等。描述的级别越低,细节问题就越突出,对实际系统的模仿就越精确,完成建模消耗的时间、仿真和验证时间就越长。相反,描述的抽象级别越高,完成建模需要的时间就越短,但对目标系统的描述也就越不精确。作为设计人员必须在速度和精确性之间做出选择。

人们对系统级描述语言的要求是:高仿真速度以及建模效率、时序和行为可以分开建模、支持基于接口的设计、支持软硬件混合建模、支持从系统级到门级的无缝过渡、支持系统级调试和系统性能分析等。人们迫切需要一种语言单一地完成全部设计。这种语言必须能够用于描述各种不同的抽象级别(如系统级、寄存器传输级等),能够胜任软硬件的协同设计和验证,并且仿真速度要快。这就是所谓的系统级描述语言SLDL,而传统的硬件描述语言如VHDL和Verilog HDL都不能满足这些要求。SystemC就是目前这方面研究的最新、最好的成果,他扩展传统的软件语言C和C++并使他们支持硬件描述,所以可以很好地实现软硬件的协同设计,是系统级芯片设计语言的发展趋势。7.ESL综合

“ESL综合”到底有没有一种明确的定义，能让我们确信ESL综合是一种可行的设计技术，或者用于评估某款所谓的ESL综合工具是否真的能够完成综合工作？凭借Synplicity营销高级副总裁AndrewHaines在电子设计自动化(EDA)方面的工作经验，关于ESL综合的定义，建议是：此定义应该突出ESL综合与其他ESL设计工作相比的独到之处。

首先，从本质来说，综合是从一种抽象层级转变为另一种抽象层级，同时保持功能不变。逻辑综合是从RTL到逻辑门的转变；而物理综合则是从RTL到逻辑门及布局的转变。因此，ESL综合是从ESL描述语言到RTL等抽象较低的实施方案的转变。就ESL综合的定义而言，选择哪种描述语言并不重要，因为通过在初始化阶段根据不同应用支持多种ESL语言的方式，用户群最终均能解决这一问题。重要的是，ESL综合应将设计转变为抽象较低但功能相当的实施方案。其次，某种技术被定义为综合技术，就必然与其他形式的转变存在根本区别。例如，原理图输入(schematic capture)很显然是一种涉及多种抽象层级的转变，而综合则不是。综合与原理图输入定义的独特区别在于香蕉曲线，也

就是说，综合的结果不是面积与时序关系图上的一个点，而是一条曲线，表示所有综合结果均保持相当的功能，但时序与面积不同。因此，根据面积与时序关系自动定义一系列功能相当的解决方案必须作为ESL综合定义的一部分。

我们已经认识到，真正的DSP综合需要从算法发展到优化的RTL，市场中已有能够满足上述要求的相关ESL综合技术。这确实是ESL综合技术的进步。不过，客户必须始终认识到，有的所谓“ESL综合”工具实际只能根

据算法描述创建参数化的RTL模型，这种产品不能实现自动化，也无法形成“香蕉曲线”，且对提高工作效率的作用也非常有限。定义本身不会改善ESL设计，即便如此，我们也应当在早期为其下一个明确的定义，以便设计小组了解ESL的真正进步与不足。参考文献：

[1]刘强.基于SystemC的系统级芯片设计方法研究,现代电子技术，2005（9）[2]陶耕.基于ESL设计方法学的雷达信号产生与处理技术[D].南京理工大学,2009 [3]Ron Wilson.电子系统级设计：从现象到本质.EDN电子设计技术，2008（11）

[4]Bassam Tabbara.电子系统级（ESL）设计：越早开始越好.中国集成电路，2005（12）[5]祝永新.基于ARM ESL平台的H.264与AVS双解码软硬件协同设计和研究[D].上海交通大学,2010 [6]刘昊.基于ESL的AVS帧内预测算法周期精确级建模.信息技术，2008

第五篇：电子教案PPT设计要求

电子教案PPT设计要求

时代在发展，社会在进步，随着电化教学的大面积普及和应用，电子教案替代纸质教案已成必然趋势，我校根据实际情况对所有教师也提出设计电子教案的要求，结合我校实际情况特别对电子教案的设计编辑提出以下要求：

一、整体把握

根据时间和教学的内容确定PPT的帧数，为了防止课堂上的突发情况，可以适当减少1--2帧，通常情况下45分钟的课堂可以设计20帧以下的PPT即可。特殊情况可以灵活掌握。

二、正确认识PPT

（一）从制作过程上说，可分为三个步骤：

1.理解 做PPT前确定文稿的主题、要点、框架，明确制作PPT的目的。

2.想象

把文字分为许多页面，构思页面细节，如何表达内容、传递思想。

3.制作 制作内容应提纲挈领、突出内容的关键点，尽量让描述具有悬念、形象生动。

（二）去繁

避免文字太多、颜色太多、效果太多、背景过于复杂。应简单，起到提纲挈领的作用即可。

（三）一目了然 1.找出重点 2.增大字号 3.改变颜色 4.留足空间

（四）提高注意力

1.突破语言障碍，变抽象为具体

通过图像方式的传递，那就对交流双方的语言文字能力要求不是很高，通过信息的视传化，一定程度上打破语言交流障碍。还可以用图片传达信息，可以吸引观看者的注意力。2：冲击力强

千篇一律的文字和长时间的阅读会带来疲劳感，图片和影像可以抓住信息获取者的眼球。3：易于理解和记忆

三、从环节上有以下要求：

（一）导入新课

1．设计新颖活泼，精当概括。2．怎样进行，复习那些内容？ 3．提问那些学生，需用多少时间等。

（二）讲授新课

1．针对不同教学内容，选择不同的教学方法。2．怎样提出问题，如何逐步启发、诱导？

3．教师怎么教学生怎么学？详细步骤安排，需用时间。

（三）巩固练习

1．练习设计精巧，有层次、有坡度、有密度。2．怎样进行，谁在电子白板上板演？ 3．需要多少时间？

（四）归纳小结

1．怎样进行，是教师还是学生归纳？ 2．需用多少时间？

（五）作业安排

布置那些内容，要考虑知识拓展性、能力性。.